基本介紹
- 中文名：氧化鈹陶瓷
- 外文名：beryllia ceramics
- 主要成分：氧化鈹
- 特性：機電特性、熱特性、毒性
- 密度：3.03g/cm3
- 學科：材料
簡介,歷史,氧化鈹陶瓷毒性,套用,國內外氧化鈹公司簡介,國內,國外,
簡介
純氧化鈹(BeO)屬立方晶系，其密度3.03g/cm3。熔點2570℃，具有很高的導熱性，幾乎與紫銅純鋁相等，導熱係數λ為200-250W/(m.K)，還有很好的抗熱震性。其介電常數6～7（0.1MHz)。介質損耗角正切值約為
4×10-4(0.1GHz)。最大缺點是粉末有劇毒性，且使接觸傷口難於癒合。以氧化鈹粉末為原料加入氧化鋁等配料經高溫燒結而成。製造這種陶瓷需要良好的防護措施。氧化鈹在含有水氣的高溫介質中，揮發性會提高，1000℃開始揮發，並隨溫度升高揮發量增大，這就給生產帶來困難，有些國家已不生產。但製品性能優異，雖價格較高，仍有相當大的需求量。
歷史
BeO作為絕緣材料始於1928年，不過直到1930年為止，BeO主要是混以其他材料作為螢光物質使用，在第二次世界大戰期間首次製造出高純氧化鈹瓷。1946年了解到氧化鈹具有極高的導熱係數。並且當時主要用在原子核裝置中。直到50年代中期，氧化鈹在電子學、測量儀器、通信和航天技術中出現套用。
氧化鈹的熔化溫度範圍為2530℃~2570℃，其理論密度為3.02g/㎝3，在真空中可在1800℃下長期使用，在惰性氣體中可在2000℃下使用，在氧化氣氛中1800℃才揮發。氧化鈹陶瓷的最突出性能是導熱係數大，與金屬鋁相近，是氧化鋁6~10倍，是一種具有獨特的電的、熱的和機械性能的介質材料，沒有其他任何材料顯示出這樣全面的綜合性能。氧化鈹與其他絕緣材料性能對比列於表1。
氧化鈹陶瓷因其具有高導熱係數、高熔度、強度、高絕緣、低電介常數、低介質損耗以及良好的封裝工藝適應性等特點，在微波技術、電真空技術、核技術、微電子與光電子技術領域受到重視和套用，尤其是在大功率半導體器件、大功率積體電路、大功率微波真空器件及核反應堆中一直是製備高導熱元部件的主流陶瓷材料，在軍事領域及國民經濟中起到十分重要的作用。
氧化鈹陶瓷毒性
氧化鈹陶瓷由於其機電特性、熱特性是其他陶瓷無法比擬的，因此得到了廣泛套用。特別是在一些特殊套用領域，其他陶瓷材料是不可取代的。然而，氧化鈹的毒性是不可忽略的，隨著世界各國對環境保護的日趨重視，氧化鈹陶瓷的使用今後可能會受到一定的限制和影響。2012年，瑞典愛立信公司制定了“愛立信產品生產者延伸責任戰略”。它列出了公司在生產和產品中禁止使用和限制使用物質的名單，制定了淘汰合金焊料、淘汰氧化鈹陶瓷（BeO）的計畫。氮化鋁陶瓷材料是有望部分取代氧化鈹陶瓷套用的高導熱性陶瓷材料。近年來，有關氮化鋁陶瓷的研究一直很活躍，我國有不少大學和研究所從事這方面的研究工作。研究和開發主要以基板材料為中心，但也有探討高溫結構套用的研究動向。如何提高氮化鋁陶瓷的熱傳導率問題已在很大程度上得到解決，如何降低氮化鋁陶瓷的燒結溫度和改善機械性能方向還有待進一步研究。
套用
BeO陶瓷產品還是一種難熔材料。BeO陶瓷坩堝可用於熔融稀有金屬和貴金屬，特別是用在要求高純金屬或合金的場合下。坩堝的工作溫度可以達到2000℃。由於其高的熔融溫度(約為2550℃)、高的化學穩定性(耐鹼)、熱穩定性和純度，BeO陶瓷也可用來熔融鈾和鈽。此外，這些坩堝還成功地被用來製造銀、金和鉑的標準樣品。BeO對於電磁輻射的高度“透明”性允許採用感應加熱的方式來熔煉其中的金屬樣品。
在航空電子技術轉換電路中以及飛機和衛星通訊系統中大量用BeO來作托架部件和裝配件；在飛船電子學方面也有套用前景。利用BeO陶瓷具有特別高的耐熱衝擊性，可在噴氣式飛機的導火管中使用。經金屬塗層的BeO板材已用於飛機驅動裝置的控制系統；福特和通用汽車公司在汽車點火裝置中使用了噴塗金屬的氧化鈹襯片[13]。BeO陶瓷的導熱性能良好，而且易於小型化，在雷射領域的套用前景廣闊，如BeO雷射器比石英雷射器的效率高，輸出功率大。
國內外氧化鈹公司簡介
國內
宜賓紅星電子有限公司（原國營799廠）
公司是國內最早研製和生產氧化鈹陶瓷的專業廠家，具有40多年的生產歷史；是全國唯一軍用氧化鈹陶瓷定點生產商，生產的氧化鈹陶瓷及其金屬化系列產品，生產能力和技術水平在國內處於領先地位；近年來，從美國引進了氧化鈹陶瓷基礎生產技術，經過與電子科大的聯合攻關，通過消化吸收進行國產化，形成了一套具有自主創新、自主智慧財產權的氧化鈹陶瓷生產工藝技術。目前該技術已套用於國家多個“高新工程”配套項目的研製，生產的氧化鈹陶瓷製品某些性能指標已接近美國標準，且部分指標已超過美國標準。
上海飛星電子
上海飛星特種陶瓷廠，地處上海市松江區李塔匯甘德路820號，是專業生產氧化鈹陶瓷已有二十多年的科研及生產實踐經驗，積累了一定的理論和科技進步的成果，培養了相當熟練的操作員工，特別對氧化鈹陶瓷精細加工，具有獨特的專業技術，滿足了航天航空，雷達，飛彈，行波管，發射管及高科技領域等使用產品。
國外
氧化鈹陶瓷在國外的研製始於二十世紀三十年代，但其快速發展階段是在五十年代末到七十年代末。
美國是世界上氧化鈹陶瓷產量最大，生產技術最高，產品性能最好的國家。
布魯布·威爾曼公司是美國乃至世界最大的氧化鈹粉料及陶瓷產品製造公司之一。該公司創建於1930年，現有職工1000餘人，年銷量8500萬美元。主要生產純鈹金屬、鈹鋁合金、鈹銅合金，高品質BeO陶瓷粉料，各種99.5%BeO陶瓷產品，BeO陶瓷封裝外殼。其產品廣泛用於皮膚整容、白內障去除、腎結石破碎及無痛手術用雷射器，以及軍事國防系統。該公司在日本等其他國家和地區設有辦事機構。
美國氧化鈹股份有限公司始建於1956年，是研究與開發高純度氧化鈹陶瓷的先驅。六十年代初，開發出標準和通用形狀BeO陶瓷產品和乾壓、擠制及燒結工藝技術，以滿足各種不同套用的要求。在六十年代末及七十年代初期，該公司配備了精密研磨設備，並同時配置和採用了鑽孔、金屬化、拋光、切片等設備和技術。
現在，新更名美國氧化鈹公司坐落在新澤西州，生產廠房超過35000平方英尺，公司現有職工200餘人，銷售額約為1100萬美元。
英國古徳費羅集團，該集團從事氧化鈹陶瓷產品的生產和銷售，它由以下幾個公司組成：
1）古徳費羅劍橋有限公司
該公司建於1946年，職工人數為500餘人，年銷售量約為3000萬美元。
2）古徳費羅GmbH公司
該公司1989年建於德國，職工人數為200餘人，年銷售額為2000萬美元，其氧化皮產品主要針對歐洲各國用戶。
3）古徳費羅SARL（薩爾）公司
該公司於1993年建於法國，主要銷售和生產BeO陶瓷及相關產品。
古徳費羅在印度、義大利、日本、韓國、西班牙以及台北設有辦事處。
哈薩克斯坦，烏爾斯基金屬冶煉廠（Y M 3）該廠隸屬於哈薩克斯坦國家原子能股份有限公司，主要生產BeO粉料，Be金屬粉、銅-鈹合金、鋁-鈹合金、鎳-鈹合金等原材料，該廠生產的雷射器用BeO放電管，其長度可達到1.5米。
氧化鈹陶瓷和其他電子陶瓷不一樣，迄今為止它的高熱導和低損耗特性是其他材料難以替代的，一方面由於許多科學技術領域的大量需要，另一方面又由於氧化鈹具有毒性，防護措施性當嚴格和困難，致使世界上能安全生產的工廠為數不多，國外有些發達的工業國家（如日本）則完全靠進口。美國是世界上BeO陶瓷產量最大，生產技術最高，產品性能最好的國家，其次是英國、哈薩克斯坦。
於BeO陶瓷材料在航空、航天及軍事裝備的套用中起著其他材料不可替代的作用，因此，BeO的需求正在逐年增加。美國九十年代末BeO的產量是八十年代末的3~5倍，目前正以8~12%的速度增加，其產量達到200多噸。美國國防電子供貨中心幾年前就向工業界提出開發高性能BeO陶瓷材料的計畫。並已取得進展在該供貨中心的材料單中，氧化鈹的地位正在逐步提高，在今後若干年內氧化鈹將是軍用大功率MCM（多晶片組件）的首選材料。
